專利名稱：回收和循環使用d－酒石酸的方法
技術領域：
本發明提供一種由含酒石酸鹽的廢物流中回收基本上為對映體純的D-酒石酸的方法，該方法包括將所說的廢液酸化至pH值為約2.5至4.5，得到結晶堿金屬D-酒石酸氫鹽；和任選地在一種溶劑的存在下將所說的堿金屬D-酒石酸氫鹽與酸反應。
本發明也提供一種在外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈的連續拆分中循環使用回收的D-酒石酸的方法。
咪唑啉酮化合物，例如U.S.4,188,487、U.S.4,798,619和U.S.5,334,576所述的那些化合物，是高效的、廣譜的、環境友好的除草劑。一般來說，R-異構體的除草活性約為外消旋咪唑啉酮化合物除草活性的1.8倍。直接或間接地由(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈制備手性咪唑啉酮除草劑的立體有擇方法在U.S.4,683,324和1999年5月3日提交的共同未決專利申請09/304,401中已有描述。
使用D-(-)酒石酸作為拆解試劑通過兩步拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈制備所說的腈。D-酒石酸在自然界中存在量并不大，并且其生產方法也有限。雖然D-酒石酸可以購買到，但是很昂貴，并且可提供的數量有限。
因此，本發明的一個目的是提供一種由外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈的兩步拆分過程中回收D-酒石酸的方法。
本發明的另一個目的是提供一種在拆分過程中循環使用回收的D-酒石酸的方法。
本發明的一個特點是可將由此提供的方法用于在所說的兩步拆分過程中D-酒石酸的重復回收和重復使用。
咪唑啉酮化合物，例如U.S.4,188,487、U.S.4,798,619和U.S.5,334,576所述的那些化合物，是高效的、廣譜的、環境友好的除草劑。具有(R)構型的手性咪唑啉酮化合物表現出的除草活性比相應的外消旋混合物高。在U.S.4,683,324中描述了通過拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈、將所得的(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈水解成相應的(R)2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺中間體，隨后將此中間體加工成(R)咪唑啉酮除草劑來制備所說的手性化合物。1999年5月3日提交的共同未決專利申請09/304,401中描述了直接由(R)氨基腈原材料至最終的手性咪唑啉酮除草劑制備具有基本完全保持對映體純度的手性咪唑啉酮化合物。
一般而言，所述的兩步拆分包括第一拆分步驟，其中以D-酒石酸(I)對在C1-C4烷基醇中的外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈(II)進行處理，得到(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈的D-酒石酸鹽(III)，它從溶液中結晶出來。因為在此動力學拆分過程中所說的氨基腈部分分解，甲醇母液包含不同量的D-酒石酸銨(IV)，它通常被棄掉。第一拆分步驟參見流程圖I，其中C1-C4烷基醇為甲醇。
流程圖I
在第二拆分步驟中，在最少量的水和與水不混溶的溶劑如甲苯的存在下，通過以堿金屬氫氧化物進行處理，(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈(VI)由其D-酒石酸鹽(III)中釋放出來。第二拆分步驟產生一個含完全為D-酒石酸的二(堿金屬)鹽的水相，它通常也被棄掉。
第二拆分步驟在流程圖II中進行說明，其中M為堿金屬，與水不混溶的溶劑為甲苯。
流程圖II 因此這兩個拆分步驟均導致含D-酒石酸鹽的廢物流。
雖然L-酒石酸為天然酒石酸，作為游離酸或與鉀、鈣或鎂結合，廣泛存在于自然界中，但是D-酒石酸在自然界中存在量并不大，商業上提供的量很有限。另外，生產D-酒石酸的現有方法有限。現在已令人吃驚地發現，可由拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈過程中產生的廢物流中高收率地以基本上為對映體純的形式回收D-酒石酸。可在相同氨基腈的拆分過程中有利地循環使用回收的D-酒石酸。可有利地重復進行本發明的方法，在連續拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈過程中重復回收和循環使用D-酒石酸，用以維持拆分過程。
根據本發明的方法，將產生于上述氨基腈的拆分過程中的D-酒石酸二(堿金屬)鹽或D-酒石酸銨廢物流酸化至pH為約2.5至4.5、優選3.0至4.0、更優選約3.0。優選以鹽酸或硫酸進行酸化，形成結晶D-酒石酸氫鹽(VII)，并任選地在一種溶劑、優選一種脂族烷基醇、更優選甲醇或乙醇的存在下，以至少一摩爾當量的酸對所說的D-酒石酸氫鹽進行處理，得到基本上為對映體純的D-酒石酸(I)。本發明的方法在流程圖III中進行說明，其中M為堿金屬。
流程圖III 然后可在第一拆分步驟中通過將回收的D-酒石酸加入到以與水不混溶的溶劑如甲苯為溶劑的外消旋2-氨基-2，4-二甲基丁腈溶液中來直接使用回收的D-酒石酸，從而產生如流程圖I中所示的相應D-酒石酸鹽(III)。
本發明的方法也包括在例如U.S.4,683,324中所述的拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈以生產(S)2-氨基-2，3-二甲基丁腈的過程中回收和循環使用L-酒石酸。
在本發明方法中適用的酸包括礦物酸如鹵化氫、硫酸、磷酸或類似酸、優選鹽酸或硫酸。
在本發明方法中適用的溶劑包括極性溶劑、優選與水混溶的極性溶劑。優選的溶劑包括脂族烷基醇如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或類似物、特別優選甲醇或乙醇、更優選乙醇。
堿金屬包括鈉、鉀或鋰，優選鈉或鉀。
一般而言，本發明方法的反應溫度直接與反應速度相關，即反應溫度增加導致反應速度增加。但是，應避免過高的反應溫度。合適的反應溫度可在約0℃至50℃之間、優選在約5℃至35℃之間、更優選在約10℃至30℃之間。
在實際操作中，由兩步拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈得到的合并的或單一的廢物流酸化至pH為約3.0以形成結晶堿金屬D-酒石酸氫鹽，并任選地在一種溶劑、優選一種脂族烷基醇、更優選甲醇或乙醇的存在下以至少一摩爾當量的酸、優選鹽酸或硫酸，對所說的D-酒石酸氫鹽進行處理，得到所希望的基本上為對映體純的D-酒石酸。有利的是，可使用傳統方式如過濾將結晶堿金屬D-酒石酸氫鹽分離，或就此在本發明方法中繼續或使其成為濃漿。同樣地，可使用傳統的技術分離回收的D-酒石酸或就此循環使用或使其成為濃漿循環使用。
為了方便地進一步了解本發明，所提供的下列實施例主要是為了對更具體的細節進行說明。除了在權利要求書中限定的內容外，本發明并不意味著受此限制。HPLC表示高效液相色譜。如無其它說明，所有份數均為重量份。
實施例1由酒石酸二鈉含水廢液中回收D-酒石酸氫鈉
搖動(R)-2-氨基-2，3-二甲基丁腈(2S，3S)-酒石酸鹽(89.9g，0.34毫摩爾)、甲苯、冰和50％氫氧化鈉(68.5g，0.85毫摩爾)的混合物直至看不到固體顆粒。分離相并將產生的酒石酸二鈉含水廢液(343.3g，15wt％D-酒石酸)在8℃-13℃下在30分鐘內以濃鹽酸酸化至pH為約3，攪拌15分鐘并過濾。濾餅以甲醇進行洗滌并在減壓下進行干燥，得到53.2g(回收91％)D-酒石酸氫鈉類白色固體，根據HPLC測定，純度大于99％，光學純度為100％。
使用基本相同的步驟并采用濃硫酸代替濃鹽酸，得到27.9g(回收77％)D-酒石酸氫鈉類白色固體，根據HPLC測定，純度大于99％，光學純度為100％。
實施例2由合并的酒石酸二鈉含水廢液和酒石酸銨的甲醇廢液中回收D-酒石酸氫鈉 將如實施例1所述產生的酒石酸二鈉含水廢液(438.5g，14.5wt％D-酒石酸)和如U.S.4,683,324中所述產生的酒石酸銨的甲醇母液廢漿(278g，2.6wt％D-酒石酸)的混合物在室溫下在30分鐘內以濃鹽酸酸化至pH為約3，攪拌25分鐘并過濾。濾餅以甲醇進行洗滌并在減壓下進行干燥，得到73.7g(回收92％)D-酒石酸氫鈉類白色固體，根據HPLC測定，純度大于99％，光學純度為100％。
實施例3由回收的D-酒石酸氫鈉制備(R)-2-氨基-2，3-二甲基丁腈(2S，3S)-酒石酸鹽 將回收的D-酒石酸氫鈉(20.6g，0.119摩爾)的甲醇液漿在室溫下以濃硫酸(6.1g，0.059摩爾)進行處理，攪拌1小時并過濾除去無機鹽。將一部分濾液在減壓下進行濃縮，得到回收的D-酒石酸(13.6g，0.090摩爾，82％)的甲醇溶液。此溶液以外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈(12.4g，0.11摩爾)的甲苯溶液進行處理，攪拌16小時并過濾。濾餅以甲醇進行洗滌并進行干燥，得到22.3g(61％的收率)(R)-2-氨基-2，3-二甲基丁腈(2S，3S)-酒石酸鹽，根據HPLC測定，R/S異構體比率為95/5。
實施例4由回收的D-酒石酸氫鈉的乙醇溶液制備結晶D-酒石酸 將回收的D-酒石酸氫鈉(50.5g，0.2939摩爾)的乙醇液漿在室溫下以濃硫酸(15.0g，0.147摩爾)進行處理，攪拌45分鐘并過濾除去無機鹽。將濾液部分在減壓下進行濃縮，得到濃縮的D-酒石酸的乙醇液漿。將此液漿以甲苯進行稀釋并過濾。濾餅以甲苯進行洗滌并進行干燥，得到37.3g(83％的收率)D-酒石酸結晶固體，根據HPLC測定，純度為99.7％，光學純度為100％。
實施例5由酒石酸二鉀含水廢液中回收D-酒石酸氫鉀 將酒石酸二鉀含水廢液(137.0g，14.7wt％D-酒石酸)在13℃-28℃下在30分鐘內以濃鹽酸酸化至pH為約3，攪拌約15分鐘并過濾。濾餅以甲醇進行洗滌并在減壓下進行干燥，得到24.8g(回收98％)D-酒石酸氫鉀，根據HPLC測定，純度大于99％。
實施例6由回收的D-酒石酸氫鉀的乙醇溶液制備結晶的D-酒石酸 將回收的D-酒石酸氫鉀(22.1g，0.117摩爾)的乙醇液漿(148g)在室溫下以濃硫酸(6.0g，0.0588摩爾)進行處理，攪拌45分鐘并過濾除去無機鹽。將濾液在減壓下進行濃縮至粘稠液漿。將此液漿以乙腈進行稀釋并過濾。濾餅以乙腈進行洗滌并進行干燥，得到4.7g(回收25％)D-酒石酸結晶固體，根據HPLC測定，純度為92.3％。
權利要求
1.一種由含酒石酸鹽的廢物流中回收基本上為對映體純的D-酒石酸的方法，該方法包括將所說的廢物流酸化至pH值約2.5至4.5，得到結晶堿金屬D-酒石酸氫鹽；和任選地在一種溶劑的存在下將所說的D-酒石酸氫鹽與至少一摩爾當量的酸反應。
2.權利要求1的方法，其中堿金屬為鈉或鉀。
3.權利要求1的方法，其中酸為礦物酸。
4.權利要求3的方法，其中酸為鹽酸或硫酸。
5.權利要求1的方法，其中溶劑為甲醇或乙醇。
6.權利要求4的方法，其中溶劑為乙醇。
7.權利要求1的方法，其中D-酒石酸鹽為D-酒石酸二鈉、D-酒石酸二鉀、D-酒石酸銨或其混合物。
8.權利要求1的方法，其中D-酒石酸氫鹽與一摩爾當量的酸反應。
9.權利要求1的方法，其中pH值為約3.0至4.0。
10.權利要求9的方法，其中pH值為約3.0。
11.一種以D-酒石酸作為拆解試劑連續拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈的方法，包括下列步驟a)在C1-C4烷基醇的存在下，外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈與D-酒石酸進行反應，得到結晶(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈D-酒石酸鹽和第一廢物流；b)在水和與水不混溶的溶劑的存在下，上述D-酒石酸鹽與堿金屬氫氧化物進行反應，得到(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈和第二廢物流；c)將第一廢物流和第二廢物流酸化至pH值約2.5至4.5以形成結晶堿金屬D-酒石酸氫鹽；d)任選地在一種溶劑的存在下，所述D-酒石酸氫鹽與至少一摩爾當量的酸反應，得到基本上為對映體純的D-酒石酸；和e)按照步驟a)至d)，使所述的D-酒石酸進行反應。
12.權利要求11的方法，其中步驟c中的pH值為約3.0至4.0。
13.權利要求11的方法，其中步驟b中與水不混溶的溶劑為甲苯。
14.權利要求11的方法，其中步驟d中的溶劑為脂族烷基醇。
15.權利要求11的方法，其中C1-C4烷基醇為甲醇。
全文摘要
提供一種通過形成和分離結晶酒石酸氫鹽從拆分外消旋2－氨基－2，3－二甲基丁腈過程產生的含水有機廢液流中回收基本上為對映體純的D－酒石酸的方法。可將回收的光學純的D－酒石酸有效地循環使用以維持對外消旋的2－氨基－2，3－二甲基丁腈拆分。
文檔編號C07C255/25GK1414939SQ00817998
公開日2003年4月30日 申請日期2000年12月19日 優先權日1999年12月28日
發明者K·A·M·克雷默 申請人:巴斯福股份公司